재활용할 수 없었던 플라스틱을 재활용합니다.
날짜:
2022년 11월 30일
원천:
미시간 대학교
요약:
연구원들은 PVC를 사용 가능한 물질로 화학적으로 재활용하는 방법을 발견했으며, PVC의 가장 유해한 구성 요소 중 하나인 가소제의 프탈레이트를 화학 반응의 매개체로 사용하는 방법을 찾았습니다.
PVC 또는 폴리염화비닐은 미국에서 가장 많이 생산되는 플라스틱 중 하나이며 세계에서 세 번째로 많이 생산되는 플라스틱입니다.
PVC는 우리가 매일 사용하는 엄청난 양의 플라스틱을 구성합니다. 튜브, 혈액 백, 마스크 등 병원 장비에 사용되는 플라스틱의 대부분은 현대식 배관에 사용되는 대부분의 배관과 마찬가지로 PVC입니다. 창틀, 하우징 트림, 사이딩 및 바닥은 PVC로 만들거나 PVC를 포함합니다. 전기 배선을 코팅하고 샤워 커튼, 텐트, 방수포 및 의류와 같은 재료로 구성됩니다.
또한 미국에서 재활용률이 0%입니다.
이제 연구 제1저자 Danielle Fagnani와 수석 연구원 Anne McNeil이 이끄는 University of Michigan 연구원들은 PVC를 사용 가능한 물질로 화학적으로 재활용하는 방법을 발견했습니다. 연구의 가장 우연한 부분? 연구진은 PVC의 가장 유해한 성분 중 하나인 가소제의 프탈레이트를 화학 반응의 매개체로 사용하는 방법을 찾았습니다. 그들의 결과는 Nature Chemistry 저널에 발표되었습니다.
UM 화학과에서 박사 후 연구원으로 작업을 마친 Fagnani는 "PVC는 고유한 문제가 있기 때문에 아무도 다루고 싶어하지 않는 종류의 플라스틱입니다."라고 말했습니다. "PVC는 일반적으로 재활용 흐름의 모든 것을 오염시키고 일반적으로 매우 독성이 강한 가소제를 많이 포함하고 있습니다. 또한 약간의 열로 매우 빠르게 염산을 방출합니다."
플라스틱은 일반적으로 기계적 재활용이라는 프로세스를 통해 녹여 저품질 재료로 개질하여 재활용됩니다. 그러나 열이 PVC에 가해지면 가소제라고 하는 주요 구성 요소 중 하나가 재료에서 매우 쉽게 침출된다고 McNeil은 말합니다.
그런 다음 재활용 흐름에서 다른 플라스틱으로 미끄러질 수 있습니다. 또한 염산은 열에 의해 PVC에서 쉽게 방출됩니다. 재활용 장비를 부식시키고 피부와 눈에 화학적 화상을 일으킬 수 있습니다. 재활용 공장의 작업자에게는 적합하지 않습니다.
게다가 일반적인 가소제인 프탈레이트는 매우 독성이 강한 내분비 교란 물질로, 갑상선 호르몬, 성장 호르몬 및 인간을 포함한 포유류의 생식과 관련된 호르몬을 방해할 수 있습니다.
그래서 열을 필요로 하지 않는 PVC를 재활용하는 방법을 찾기 위해 Fagnani는 전기화학을 탐구하기 시작했습니다. 그 과정에서 그녀와 팀은 주요 재활용 문제 중 하나인 가소제가 PVC를 분해하는 방법에 사용될 수 있음을 발견했습니다. 실제로 가소제는 방법의 효율성을 높이고 전기화학적 방법은 염산으로 문제를 해결합니다.
Fagnani는 "우리가 발견한 것은 여전히 염산을 방출하지만 훨씬 더 느리고 더 통제된 속도로 방출된다는 것"이라고 말했습니다.
PVC는 단일 탄소-탄소 결합으로 구성된 탄화수소 골격을 가진 중합체라고 Fagnani는 말합니다. 다른 모든 탄소 그룹에는 염소 그룹이 붙어 있습니다. 열 활성화 상태에서 염산은 빠르게 튀어나와 폴리머 골격을 따라 탄소-탄소 이중 결합을 형성합니다.
그러나 연구팀은 대신 전기 화학을 사용하여 시스템에 전자를 도입하여 시스템이 음전하를 갖도록 합니다. 이것은 탄소-염화물 결합을 끊고 음전하를 띤 염화물 이온을 생성합니다. 연구자들은 전기화학을 사용하기 때문에 염산이 생성되는 속도를 제어하는 전자가 시스템에 도입되는 속도를 측정할 수 있습니다.
산은 산업계에서 다른 화학 반응의 시약으로 사용할 수 있습니다. 염소 이온은 아렌이라고 하는 작은 분자를 염소화하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이러한 arenes는 제약 및 농업 구성 요소에 사용할 수 있습니다. 폴리머에서 남은 물질이 있는데 McNeil은 이 그룹이 아직 용도를 찾고 있다고 말했습니다. Fagnani는 이 연구가 과학자들이 다른 어려운 물질을 화학적으로 재활용하는 것에 대해 어떻게 생각할 수 있는지를 보여준다고 말했습니다.
현재 애쉬랜드(Ashland)의 연구 과학자인 파그나니(Fagnani)는 "플라스틱 제형에 포함된 첨가제를 전략적으로 다루자. 첨가제의 관점에서 사용 중 및 사용 종료에 대해 생각해 보자"고 말했다. 세탁 세제, 자외선 차단제 및 샴푸와 같은 소비재에 생분해성 특수 첨가제를 만듭니다. "현재 그룹 멤버들은 이 과정의 효율성을 더욱 향상시키기 위해 노력하고 있습니다."
McNeil 연구실의 초점은 다양한 종류의 플라스틱을 화학적으로 재활용하는 방법을 개발하는 것이었습니다. 플라스틱을 구성 부품으로 분해하면 산업계가 생산에 다시 통합할 수 있는 분해되지 않은 재료를 생산할 수 있습니다.
McNeil은 "여러 면에서 우리의 삶을 개선한 이 놀라운 재료를 만들었지만 동시에 너무 근시안적이어서 폐기물 처리 방법에 대해 생각하지 않은 것은 인류의 실패"라고 말했습니다. "미국에서는 여전히 재활용률이 9%에 머물고 있습니다. 플라스틱의 종류는 몇 가지에 불과합니다. 심지어 우리가 재활용하는 플라스틱의 경우에도 폴리머의 품질이 점점 더 낮아집니다. 우리의 음료수 병은 결코 다시 음료수 병. 그것들은 직물이나 공원 벤치가 되고 결국 매립지로 가게 됩니다."
출처 : https://www.sciencedaily.com/